プロジェクタ
【課題】光学素子を効果的に冷却できるプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタは、環状の流路Ｃに沿って冷却液体を循環させ、冷却液体により光学素子を冷却する液冷装置６を備える。液冷装置６は、内部に冷却液体を流通可能に構成され、冷却液体と熱伝達可能に光学素子を保持する光学素子保持部６１と、冷却液体を吸入および圧送する液体圧送部６２と、光学素子保持部６１および液体圧送部６２を接続し、環状の流路Ｃを形成する複数の液体循環部材６６とを備える。プロジェクタは、吸熱面７２１および放熱面７２２を有し、液冷装置６に対して吸熱面７２１が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続するペルチェ素子７２を備える。
【解決手段】プロジェクタは、環状の流路Ｃに沿って冷却液体を循環させ、冷却液体により光学素子を冷却する液冷装置６を備える。液冷装置６は、内部に冷却液体を流通可能に構成され、冷却液体と熱伝達可能に光学素子を保持する光学素子保持部６１と、冷却液体を吸入および圧送する液体圧送部６２と、光学素子保持部６１および液体圧送部６２を接続し、環状の流路Ｃを形成する複数の液体循環部材６６とを備える。プロジェクタは、吸熱面７２１および放熱面７２２を有し、液冷装置６に対して吸熱面７２１が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続するペルチェ素子７２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置と、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調素子と、画像光を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。
そして、このようなプロジェクタにおいて、光変調素子等の光学素子を冷却液体により冷却する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のプロジェクタは、内部に冷却液体を流通可能とし光学素子を保持する光学素子保持体と、冷却液体を強制的に循環させる液体圧送部と、ラジエータとを備える。これら各部材は、複数の液体循環部材により接続され、冷却液体を循環させる環状の流路が形成される。そして、光学素子に生じた熱は、光学素子保持体を介して冷却液体に伝達される。冷却液体に伝達された熱は、冷却液体がラジエータを流通する際に放熱される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタでは、冷却液体の熱を放熱する手段としてラジエータを採用しているため、冷却液体の温度を効果的に低減させることが難しい。すなわち、比較的に温度の高い冷却液体により光学素子を冷却することとなるため、光学素子を効果的に冷却することが難しい。
【０００５】
本発明の目的は、光学素子を効果的に冷却できるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプロジェクタは、冷却液体により光学素子を冷却する液冷装置を備えたプロジェクタであって、前記液冷装置は、内部に冷却液体を流通可能に構成され、冷却液体と熱伝達可能に前記光学素子を保持する光学素子保持部と、冷却液体を吸入および圧送する液体圧送部と、前記光学素子保持部および前記液体圧送部を接続し、前記冷却液体の流路を形成する複数の液体循環部材とを備え、吸熱面および放熱面を有し、前記液冷装置に対して前記吸熱面が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続する熱電変換素子を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、プロジェクタは、液冷装置に対して吸熱面が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続するペルチェ素子等の熱電変換素子を備えるので、冷却液体の流路に沿って循環する冷却液体の熱を吸熱面から効果的に吸熱でき、冷却液体の温度を効果的に低減させることができる。このため、十分に温度の低い冷却液体により光学素子を冷却することができ、光学素子を効果的に冷却できる。したがって、光学素子の熱劣化を回避し、プロジェクタの長寿命化が図れる。
また、従来の構成では、例えば、液体圧送部のポンプ性能を上げ、循環する冷却液体の流速を大きくすることで光学素子の冷却効率を向上させることが考えられるが、本発明では、上述したように熱電変換素子を用いて光学素子の冷却効率を向上できるため、液体圧送部のポンプ性能を上げる必要がなく、液体圧送部の選択の自由度を向上できる。
さらに、従来の構成では、例えば、ラジエータのサイズを大きくして放熱効率を高めることで、冷却液体の温度を低減させることが考えられるが、本発明では、上述したように熱電変換素子を用いて冷却液体の温度を効果的に低減させることができるため、ラジエータのサイズを大きくする必要がなく、さらには、ラジエータを省略しても同様の効果を享受でき、プロジェクタの小型化が図れる。
【０００８】
本発明のプロジェクタでは、前記液冷装置は、前記流路中に配設され、内部に冷却液体が流通する複数の微細流路を有する受熱ジャケットを備え、前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記受熱ジャケットに熱伝達可能に接続することが好ましい。
本発明では、熱電変換素子は、内部に複数の微細流路を有し冷却液体と接触する表面積の大きい、いわゆるマイクロチャンネル等の受熱ジャケットに吸熱面が熱伝達可能に接続する。このことにより、受熱ジャケットを介して冷却液体の熱を熱電変換素子の吸熱面からより効果的に吸熱でき、冷却液体の温度をより効果的に低減させることができる。
【０００９】
本発明のプロジェクタでは、前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記液体圧送部に熱伝達可能に接続することが好ましい。
本発明では、熱電変換素子の吸熱面が液体圧送部に熱伝達可能に接続するので、液体圧送部を介して熱電変換素子の吸熱面から吸熱された冷却液体は、液体圧送部内部において、攪拌されることとなる。このため、液体圧送部内部の冷却液体の温度を均一に低減させ、循環する冷却液体の温度を均一化できる。
【００１０】
本発明のプロジェクタでは、前記光学素子は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する赤色光変調素子、緑色光変調素子、および青色光変調素子で構成され、前記光学素子保持部は、前記赤色光変調素子、前記緑色光変調素子、および前記青色光変調素子に対応して赤色光変調素子保持部、緑色光変調素子保持部、および青色光変調素子保持部で構成され、前記液体循環部材は、前記流路において、前記赤色光変調素子保持部、前記緑色光変調素子保持部、および前記青色光変調素子保持部を直列に接続することが好ましい。
ここで、液体循環部材にて各光変調素子保持部を直列に接続する際、各光変調素子保持部の接続順序としては、いずれの接続順序でも構わない。
【００１１】
本発明では、液体循環部材は、冷却液体の流路において、各光変調素子保持部を直列に接続する。
このことにより、例えば、液体循環部材にて各光変調素子保持部を並列に接続した構成と比較して、液体循環部材における冷却液体の流入側または流出側を各光変調素子保持部に応じて分岐させた構造とする必要がなく、液体循環部材の構造の簡素化が図れ、ひいては、液冷装置の簡素化が図れる。
また、各光変調素子保持部を直列に接続する際、他の光変調素子と比較して温度上昇の大きい光変調素子を保持する光変調素子保持部を流路前段側に配設し、温度上昇の小さい光変調素子を保持する光変調素子保持部を流路後段側に配設すれば、温度上昇の大きい光変調素子から順に冷却されるので、液冷装置の簡素化を図りつつ、各光変調素子を効率的に冷却できる。
【００１２】
本発明のプロジェクタでは、前記光学素子に冷却空気を送風する冷却ファンを有する空冷装置を備えることが好ましい。
本発明では、液冷装置および熱電変換素子を用いた冷却構造に加えて、空冷装置を用いることで、光学素子をより一層効果的に冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの概略構成〕
図１は、第１実施形態におけるプロジェクタ１の内部構造を示す斜視図である。具体的に、図１は、プロジェクタ１を前面上方側から見た斜視図である。
なお、以下で記載する「上」、「下」、「左」、「右」は、図１における図面視において、上下左右に相当するものである。また、以下で記載する「前面」、「背面」も、図１における図面視において、前面および背面に相当するものである。
プロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、形成した画像光をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２と、外装筐体２内部に配設される装置本体３とを備える。
【００１４】
外装筐体２は、図１に示すように、天面部（図１では図示を省略）、底面部２１、前面部２２、背面部２３、左側面部２４、および右側面部２５を有し、直方体形状を有する。
この外装筐体２において、右側面部２５の前面側には、平面視矩形状の吸気口２５１が形成されている。また、吸気口２５１の背面側には、平面視矩形状の排気口２５２が形成されている。
【００１５】
図２および図３は、装置本体３を示す図である。具体的に、図２は、装置本体３を前面上方側から見た斜視図である。図３は、装置本体３を前面下方側から見た斜視図である。
装置本体３は、図２または図３に示すように、光学ユニット４と、空冷装置５と、液冷装置６と、熱電変換ユニット７とを備える。
なお、具体的な図示は省略したが、外装筐体２内において、各部材４〜７以外の空間には、プロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、プロジェクタ１の各構成部材の動作を制御する制御装置等が配置されるものとする。
【００１６】
〔光学ユニットの構成〕
図４は、光学ユニット４の光学系を模式的に示す平面図である。
光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、画像情報に応じて画像光を形成するものであり、外装筐体２の背面に沿って左側から右側に延出し、延出方向先端部分が前面側に屈曲して延出する平面視略Ｌ字形状を有している。
この光学ユニット４は、図４に示すように、光源ランプ４１１およびリフレクタ４１２を有する光源装置４１と、レンズアレイ４２１，４２２、反射ミラー４２３、偏光変換素子４２４、および重畳レンズ４２５を有する照明光学装置４２と、ダイクロイックミラー４３１，４３２、および反射ミラー４３３を有する色分離光学装置４３と、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー４４２，４４４を有するリレー光学装置４４と、光変調素子（光学素子）としての３つの液晶パネル４５１（赤色光変調素子としての赤色光側の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光変調素子としての緑色光側の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光変調素子としての青色光側の液晶パネルを４５１Ｂとする）、３つの入射側偏光板４５２、３つの射出側偏光板４５３、および色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４５４を有する光学装置４５と、光学部品用筐体４６と、投射光学装置としての投射レンズ４７とを備える。
そして、光学ユニット４では、上述した構成により、光源装置４１から射出され照明光学装置４２を介した光束は、色分離光学装置４３にてＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各液晶パネル４５１にて画像情報に応じてそれぞれ変調され、色光毎の画像光が形成される。色光毎の画像光は、クロスダイクロイックプリズム４５４にて合成され、投射レンズ４７にてスクリーン（図示略）に拡大投射される。
なお、上述した各光学部品４１〜４５，４７については、種々の一般的なプロジェクタの光学系として利用されているため、具体的な説明を省略し、以下では、光学部品用筐体４６の構成を説明する。
【００１７】
光学部品用筐体４６は、図２または図３に示すように、平面視略Ｌ字形状を有し、内部に所定の照明光軸Ａ（図４）が設定され、上述した各光学部品４１〜４５を照明光軸Ａに対する所定位置に配置する。この光学部品用筐体４６は、部品収納部材４６１と、蓋状部材４６２とを備える。
部品収納部材４６１は、光源装置収納部４６１１と、部品収納部本体４６１２とで構成される。
光源装置収納部４６１１は、光学部品用筐体４６のＬ字形状一端側に位置し、左側に開口部を有する容器状に形成されている。そして、光源装置収納部４６１１には、開口部を介して、光源装置４１が収納される。
【００１８】
部品収納部本体４６１２は、上方側に開口部（図示略）を有する容器状に形成されている。そして、部品収納部本体４６１２には、開口部を介して、光源装置収納部４６１１と接続する一端側から順に、各光学部品４２〜４４が収納され、前記一端側とは反対側の他端側に光学装置４５が収納される。また、部品収納部本体４６１２には、光学装置４５に対向する側面に投射レンズ４７が取り付けられる。
この部品収納部本体４６１２において、下方側端面には、光学装置４５を構成する各液晶パネル４５１Ｒ，４５１Ｇ，４５１Ｂの配置位置に対応した位置にそれぞれ開口部４６１２Ｒ，４６１２Ｇ，４６１２Ｂ（図３）が形成されている。
【００１９】
蓋状部材４６２は、部品収納部本体４６１２の上方側の開口部を閉塞する部材であり、部品収納部本体４６１２の平面形状と略同一の平面形状を有する。
この蓋状部材４６２には、光学装置４５の配置位置に対応して、光学装置４５を平面的に囲うようにＵ字状の切り欠き４６２１（図２）が形成されている。
【００２０】
〔空冷装置の構成〕
図５および図６は、空冷装置５の構成を説明するための図である。具体的に、図５は、空冷装置５、液冷装置６、および熱電変換ユニット７を前面上方側から見た斜視図である。図６は、空冷装置５、液冷装置６、および熱電変換ユニット７を前面下方側から見た斜視図である。
空冷装置５は、光学装置４５や液冷装置６を構成する後述するラジエータ６３に空気を送風し、光学装置４５やラジエータ６３を強制空冷する。この空冷装置５は、図５または図６に示すように、吸気ダクト５１と、冷却ファンとしての一対のシロッコファン５２，５３（図６）と、送風ダクト５４と、軸流ファン５５とを備える。
【００２１】
吸気ダクト５１は、右側面に開口部５１１を有する直方体状に形成され、外装筐体２内部において、開口部５１１が吸気口２５１に接続するように配設される（図１）。また、吸気ダクト５１の下方側端面には、具体的な図示は省略したが、前面側および背面側にそれぞれ、内部の空気を外部に流出させる一対の開口部が形成されている。そして、吸気ダクト５１は、吸気口２５１を介して外装筐体２外部から内部に導入された空気を、開口部５１１を介して内部に導入し、下方側端面に形成された一対の開口部を介して下方側に流出させる。
【００２２】
一対のシロッコファン５２，５３は、各吐出口５２１，５３１（図６）が左側に向き、各吸入口（図示略）が上方側に向いた状態で吸気ダクト５１の下方側端面に取り付けられる。この状態では、一対のシロッコファン５２，５３は、各吸入口（図示略）が吸気ダクト５１における下方側端面に形成された一対の開口部にそれぞれ接続する。そして、一対のシロッコファン５２，５３は、外装筐体２外部の空気を吸気口２５１および吸気ダクト５１を介して吸入し、各吐出口５２１，５３１から左側に吐出する。
【００２３】
送風ダクト５４は、光学装置４５の配設位置の下方側から各吐出口５２１，５３１に向けて２つに分岐して延出し、各先端部分が各吐出口５２１，５３１に接続する。
また、送風ダクト５４の上方側端面には、光学部品用筐体４６の３つの開口部４６１２Ｒ，４６１２Ｇ，４６１２Ｂに対応して、上方側に向けて突出し、内部の空気を流出させる３つの流出部５４１が形成されている。
そして、送風ダクト５４は、一対のシロッコファン５２，５３から吐出された空気を、各流出部５４１を介して下方側から上方側に向けて流出する。送風ダクト５４を介した空気は、光学部品用筐体４６の３つの開口部４６１２Ｒ，４６１２Ｇ，４６１２Ｂを介して光学部品用筐体４６内部に導入され、光学装置４５における各色光側の部材４５１〜４５３間を下方から上方に向けて流通し、各部材４５１〜４５３を冷却する。各部材４５１〜４５３を冷却した後の空気は、蓋状部材４６２の切り欠き４６２１を介して光学部品用筐体４６外部に排出される。
【００２４】
軸流ファン５５は、ラジエータ６３を挟んで、排気口２５２に対向配置され、吸入した空気をラジエータ６３に向けて吐出し、ラジエータ６３を冷却する。そして、ラジエータ６３を介した空気は、排気口２５２から外装筐体２外部に排出される。
【００２５】
〔液冷装置の構成〕
図７および図８は、液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を説明するための図である。具体的に、図７は、液冷装置６および熱電変換ユニット７を前面上方側から見た斜視図である。図８は、液冷装置６および熱電変換ユニット７を前面下方側から見た斜視図である。
液冷装置６は、環状の流路に沿って水やエチレングリコール等の冷却液体を循環させ、該冷却液体により光学素子としての液晶パネル４５１を冷却する。この液冷装置６は、図７または図８に示すように、３つの光学素子保持部６１と、液体圧送部６２と、ラジエータ６３と、第１受熱ジャケット６４および第２受熱ジャケット６５と、複数の液体循環部材６６とを備える。
【００２６】
複数の液体循環部材６６は、内部に冷却液体を流通可能とする管状部材で構成され、各部材６１〜６５を接続し、環状の流路を形成する。
なお、液体循環部材６６による各部材６１〜６５の接続構造については、後述する。
【００２７】
〔光学素子保持部の構成〕
図９および図１０は、光学素子保持部６１の構造を示す図である。具体的に、図９は、光学素子保持部６１を光束入射側から見た斜視図である。図１０は、光学素子保持部６１を光束射出側から見た斜視図である。
３つの光学素子保持部６１は、３つの液晶パネル４５１をそれぞれ保持するとともに、内部に冷却液体が流入出し、該冷却液体により３つの液晶パネル４５１をそれぞれ冷却する。なお、各光学素子保持部６１は、同様の構成であり、以下では１つの光学素子保持部６１のみを説明する。この光学素子保持部６１は、図９または図１０に示すように、液体流通部６１１と、光学素子支持枠６１２と、枠部材６１３（図１０）とを備える。
【００２８】
図１１は、液体流通部６１１の構造を示す図である。具体的に、図１１は、液体流通部６１１を光束射出側から見た斜視図である。
液体流通部６１１は、光学素子保持部６１における光束入射側に位置し、内部に冷却液体を流通させる。この液体流通部６１１は、図１１に示すように、液体流通管６１１１と、取付部材６１１２とを備える。
液体流通管６１１１は、液晶パネル４５１の画像形成領域（光透過領域）を囲む平面視矩形枠状に形成され、冷却液体を流入出させる各端部が上方側に平行して延出するように形成されている。
取付部材６１１２は、液晶パネル４５１の画像形成領域に応じた矩形状の開口部６１１２Ａを有する平面視矩形状の板体で構成されている。
この取付部材６１１２において、光束射出側端面には、液体流通管６１１１の形状に対応した凹部６１１２Ｂが形成されている。そして、液体流通管６１１１は、凹部６１１２Ｂに嵌め込まれ、取付部材６１１２と熱伝達可能に接続する。
【００２９】
光学素子支持枠６１２は、具体的な図示は省略したが、液晶パネル４５１の画像形成領域に応じた矩形状の開口部を有し、光束射出側にて液晶パネル４５１を支持する。
この光学素子支持枠６１２において、光束入射側端面には、液体流通管６１１１の形状に対応した凹部６１２１（図９）が形成されている。そして、液体流通管６１１１は、取付部材６１１２を光学素子支持枠６１２の光束入射側端面に熱伝達可能に接続した状態で、凹部６１２１に嵌め込まれ、光学素子支持枠６１２と熱伝達可能に接続する。
また、光学素子支持枠６１２において、光束射出側には、具体的な図示は省略したが、開口部の周縁部分に、液晶パネル４５１における外形形状（段付状）に対応し液晶パネル４５１を収納保持する凹部が形成され、該凹部にて液晶パネル４５１と熱伝達可能に接続する。
【００３０】
枠部材６１３は、折り曲げ可能なシート状部材であり、液晶パネル４５１の画像形成領域に応じた矩形状の開口部６１３１（図１０）を有する。そして、枠部材６１３は、図１０に示すように、光学素子支持枠６１２および液晶パネル４５１を跨ぐように取り付けられる。光学素子支持枠６１２および液晶パネル４５１の光束入射側の面は熱伝達可能に接続されているが、枠部材６１３を介して光学素子支持枠６１２と液晶パネル４５１の光束射出側の面も熱伝達可能に接続する。
この枠部材６１３としては、熱伝導性材料で形成され、折り曲げ可能なシート状部材であればよく、例えば、金属部材やグラファイトシートを採用できる。
【００３１】
〔液体圧送部の構成〕
液体圧送部６２は、冷却液体を吸入および圧送するポンプであり、環状の流路に沿って冷却液体を循環させる。
この液体圧送部６２は、例えば、中空部材内に羽根車が配置された構成を有し、前記羽根車が回転することで、冷却液体を吸入および圧送する。
なお、液体圧送部６２の構成としては、上述した羽根車を有する連続送出型の構成に限らず、ダイヤフラムを利用した間欠送出型等の他の構成を採用してもよい。
【００３２】
〔ラジエータの構成〕
ラジエータ６３は、外装筐体２内部において排気口２５２に対向するように配設され（図１）、環状の流路に沿って循環する冷却液体の熱を放熱する。このラジエータ６３は、図７または図８に示すように、一対の液体蓄積部６３１，６３２と、ラジエータ本体６３３とを備える。
一対の液体蓄積部６３１，６３２は、略直方体状の中空部材で構成されている。
ラジエータ本体６３３は、一対の液体蓄積部６３１，６３２間に介装されている。そして、ラジエータ本体６３３は、具体的な図示は省略したが、各液体蓄積部６３１，６３２間を、冷却液体を流通可能とする複数の流路で連通した構造を有し、各流路の間を空気が流通可能に構成されている。
すなわち、ラジエータ本体６３３における複数の流路を冷却液体が流通する際に、冷却液体の熱がラジエータ本体６３３に伝達される。また、軸流ファン５５から吐出された空気が前記各流路の間を流通し、ラジエータ本体６３３が冷却される。
【００３３】
〔受熱ジャケットの構成〕
図１２は、第１受熱ジャケット６４の内部構造を模式的に示す断面図である。具体的に、図１２は、図７のXII-XII線の断面図である。
各受熱ジャケット６４，６５は、同様の構成を有しているため、以下では、第１受熱ジャケット６４のみを説明する。
第１受熱ジャケット６４は、略直方体状の中空部材で構成され、内部を流通する冷却液体から熱を受熱する。
この第１受熱ジャケット６４内部には、図１２に示すように、冷却液体の流通方向に沿って延出する複数の板体６４１が該流通方向に直交する方向に並設されている。具体的に、これら板体６４１は、例えば、数１０μｍ〜数１００μｍ程度の厚み寸法を有し、互いに数１０μｍ〜数１００μｍ程度の間隔を空けて配設される。
以上の構成により、第１受熱ジャケット６４内部には、各板体６４１間に冷却液体が流通する複数の微細流路Ｃｍが形成される。すなわち、第１受熱ジャケット６４は、所謂、マイクロチャンネル等の熱交換器で構成されている。
【００３４】
〔熱電変換ユニットの構成〕
図１３は、熱電変換ユニット７の構成を説明するための図である。具体的に、図１３は、熱電変換ユニット７の一部を分解し、下方側から見た分解斜視図である。
熱電変換ユニット７は、吸気ダクト５１の上方側に配設され、各受熱ジャケット６４，６５内部を流通する冷却液体から熱を吸収する。この熱電変換ユニット７は、図７、図８、または図１３に示すように、支持部材７１と、熱電変換素子としての４つのペルチェ素子７２（図１３）と、２つの放熱側伝熱部材７３（図１３）と、導風部材７４（図７、図８）と、シロッコファン７５（図７、図８）とを備える。
【００３５】
支持部材７１は、平面視矩形状の板体で構成され、２つの受熱ジャケット６４，６５、４つのペルチェ素子７２、２つの放熱側伝熱部材７３、および導風部材７４を一体化する。この支持部材７１は、熱伝導率が低い（例えば、０．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下）材料で構成されている。
この支持部材７１において、前面側および背面側には、図１３に示すように、各受熱ジャケット６４，６５の平面形状よりも小さい矩形形状を有し、２つのペルチェ素子７２を嵌合可能とする開口部７１１がそれぞれ形成されている。
そして、各受熱ジャケット６４，６５は、支持部材７１の上方側端面において、各開口部７１１周縁部分にそれぞれ固定される。
【００３６】
ペルチェ素子７２は、具体的な図示は省略したが、ｐ型半導体とｎ型半導体とを金属片で接合して構成した接合対を複数有しており、これら複数の接合対は電気的に直接に接続されている。
このような構成を有するペルチェ素子７２において、電力が供給されると、図１３に示すように、ペルチェ素子７２の一方の端面（上方側の端面）が熱を吸収する吸熱面７２１となり、他方の端面（下方側の端面）が熱を放熱する放熱面７２２となる。
そして、ペルチェ素子７２は、支持部材７１の開口部７１１に嵌合され、吸熱面７２１が各受熱ジャケット６４，６５の下方側端面に熱伝達可能に接続する。
【００３７】
２つの放熱側伝熱部材７３は、図１３に示すように、同様の構成を有し、矩形状の板体７３１と、板体７３１における下方側の端面から突出し前後方向に延出する複数のフィン部材７３２とを有する、いわゆるヒートシンクで構成されている。そして、各放熱側伝熱部材７３は、支持部材７１の下方側端面において、各開口部７１１周縁部分にそれぞれ固定される。この状態では、各放熱側伝熱部材７３は、各ペルチェ素子７２の放熱面７２２に熱伝達可能に接続する。
すなわち、支持部材７１にて各受熱ジャケット６４，６５、各ペルチェ素子７２、および各放熱側伝熱部材７３を一体化した状態では、各受熱ジャケット６４，６５〜各ペルチェ素子７２〜各放熱側伝熱部材７３の熱伝達経路が形成される。
【００３８】
導風部材７４は、前後方向に延出する断面略Ｕ字状に形成され、Ｕ字状内側部分に各放熱側伝熱部材７３が位置するように支持部材７１の下方側端面に固定される。すなわち、導風部材７４は、支持部材７１との間に、空気を前後方向に流通させる筒状の空間を形成する。
シロッコファン７５は、導風部材７４の前面側に配設され、吸入した空気を支持部材７１および導風部材７４で形成される筒状の空間に向けて吐出する。
【００３９】
〔液体循環部材による接続構造〕
図１４は、液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を模式的に示した図である。
次に、液体循環部材６６による各部材６１〜６５の接続構造について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、３つの光学素子保持部６１のうち、赤色光側の液晶パネル４５１Ｒを保持する光学素子保持部を赤色光変調素子保持部６１Ｒ、緑色光側の液晶パネル４５１Ｇを保持する光学素子保持部を緑色光変調素子保持部６１Ｇ、青色光側の液晶パネル４５１Ｇを保持する光学素子保持部を青色光変調素子保持部６１Ｂとする。
液体循環部材６６は、図７、図８、または図１４に示すように、第１〜第７液体循環部材６６Ａ〜６６Ｇの７本で構成されている。
具体的に、第１液体循環部材６６Ａは、流入側および流出側が緑色光変調素子保持部６１Ｇおよび青色光変調素子保持部６１Ｂにおける各液体流通管６１１１の一方の端部にそれぞれ接続される。
第２液体循環部材６６Ｂは、流入側が青色光変調素子保持部６１Ｂにおける液体流通管６１１１の他方の端部に接続され、流出側が赤色光変調素子保持部６１Ｒにおける液体流通管６１１１の一方の端部に接続される。
【００４０】
第３液体循環部材６６Ｃは、流入側が赤色光変調素子保持部６１Ｒにおける液体流通管６１１１の他方の端部に接続され、流出側が液体圧送部６２に接続される。
第４液体循環部材６６Ｄは、流入側および流出側が液体圧送部６２およびラジエータ６３（液体蓄積部６３１）に接続される。
第５液体循環部材６６Ｅは、流入側および流出側がラジエータ６３（液体蓄積部６３２）および第１受熱ジャケット６４にそれぞれ接続される。
第６液体循環部材６６Ｆは、流入側および流出側が各受熱ジャケット６４，６５に接続される。
第７液体循環部材６６Ｇは、流入側が第２受熱ジャケット６５に接続され、流出側が緑色光変調素子保持部６１Ｇにおける液体流通管６１１１の他方の端部に接続される。
【００４１】
以上のような液体循環部材６６による接続構造により、緑色光変調素子保持部６１Ｇ〜青色光変調素子保持部６１Ｂ〜赤色光変調素子保持部６１Ｒ〜液体圧送部６２〜ラジエータ６３〜第１受熱ジャケット６４〜第２受熱ジャケット６５を辿り、再度、緑色光変調素子保持部６１Ｇに戻る環状の流路Ｃが形成される。
【００４２】
そして、上述した液冷装置６および熱電変換ユニット７により、以下に示すように液晶パネル４５１が冷却される。
すなわち、液晶パネル４５１にて生じた熱は、光学素子保持部６１を介して冷却液体に伝達される。
冷却液体に伝達された熱は、冷却液体が環状の流路Ｃに沿って循環しラジエータ６３（ラジエータ本体６３３）における複数の流路を流通する際、ラジエータ本体６３３に伝達される。ラジエータ本体６３３に伝達された熱は、軸流ファン５５から吐出され前記複数の流路の間を流通する空気により放熱される。
また、冷却液体に伝達された熱は、冷却液体が環状の流路Ｃに沿って循環し各受熱ジャケット６４，６５の複数の微細流路Ｃｍを流通する際、各受熱ジャケット６４，６５に伝達される。各受熱ジャケット６４，６５に伝達された熱は、各受熱ジャケット６４，６５〜各ペルチェ素子７２〜各放熱側伝熱部材７３の熱伝達経路を辿り、各フィン部材７３２を介して、シロッコファン７５から吐出され支持部材７１および導風部材７４で形成される筒状の空間を流通する空気により放熱される。
冷却液体は、ラジエータ６３および各受熱ジャケット６４，６５により熱が段階的に放熱されることで、環境温度よりも低い温度にまで冷却される。
【００４３】
上述した第１実施形態においては、以下の効果がある。
本実施形態では、プロジェクタ１は、液冷装置６に対して吸熱面７２１が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続するペルチェ素子７２を備えるので、環状の流路Ｃに沿って循環する冷却液体の熱を吸熱面７２１から効果的に吸熱でき、冷却液体の温度を効果的に低減させることができる。このため、十分に温度の低い（環境温度以下）冷却液体により液晶パネル４５１を冷却することができ、液晶パネル４５１を効果的に冷却できる。したがって、液晶パネル４５１の熱劣化を回避し、プロジェクタ１の長寿命化が図れる。
【００４４】
また、ペルチェ素子７２を用いて液晶パネル４５１の冷却効率を向上できるため、ポンプ性能の高い液体圧送部６２を採用する必要がなく、必要最低限の流速で冷却液体を循環させる液体圧送部６２を採用でき、液体圧送部６２の選択の自由度を向上できる。
さらに、ラジエータ６３で冷却した冷却液体をペルチェ素子７２で冷却するため、ペルチェ素子７２の消費電力も大きくすることなく効率的に冷却できる。
また、ペルチェ素子７２を用いて冷却液体の温度を効果的に低減させることができるため、ラジエータ６３のサイズを大きくする必要がなく、必要最低限のサイズのラジエータ６３を採用でき、プロジェクタ１の小型化が図れる。
【００４５】
さらに、ペルチェ素子７２は、内部に複数の微細流路Ｃｍを有し冷却液体と接触する表面積の大きい、いわゆるマイクロチャンネル等の熱交換器で構成された受熱ジャケット６４，６５に吸熱面７２１が熱伝達可能に接続する。このことにより、受熱ジャケット６４，６５を介して冷却液体の熱をペルチェ素子７２の吸熱面７２１からより効果的に吸熱でき、冷却液体の温度をより効果的に低減させることができる。
【００４６】
また、液体循環部材６６は、環状の流路Ｃにおいて、冷却液体の流通方向に沿って、緑色光変調素子保持部６１Ｇ、青色光変調素子保持部６１Ｂ、および赤色光変調素子保持部６１Ｒの順に、直列に接続する。
このことにより、例えば、液体循環部材６６にて各光学素子保持部６１を並列に接続した構成と比較して、液体循環部材６６における流入側または流出側を各光学素子保持部６１に応じて分岐させた構造とする必要がなく、液体循環部材６６の構造の簡素化が図れ、ひいては、液冷装置６の簡素化が図れる。
また、他の液晶パネル４５１Ｒ，４５１Ｂと比較して温度上昇の大きい液晶パネル４５１Ｇを保持する緑色光変調素子保持部６１Ｇを流路前段側に配設し、温度上昇の小さい液晶パネル４５１Ｒを保持する赤色光変調素子保持部６１Ｒを流路後段側に配設することで、温度上昇の大きい液晶パネル４５１Ｇから順に冷却されるので、液冷装置６の簡素化を図りつつ、各液晶パネル４５１を効率的に冷却できる。
【００４７】
さらに、プロジェクタ１は、空冷装置５を備える。このことにより、液冷装置６および熱電変換ユニット７を用いた冷却構造に加えて、空冷装置５を用いることで、液晶パネル４５１をより一層効果的に冷却できる。
【００４８】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１５は、第２実施形態における液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を模式的に示した図である。
本実施形態では、図１５に示すように、前記第１実施形態に対して、第２受熱ジャケット６５を省略し、第２受熱ジャケット６５の配設位置に液体圧送部６２を配置した点が異なるのみである。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
具体的に、本実施形態における液体圧送部６２は、アルミニウム等の熱伝導性材料から構成される中空部材内に羽根車が配置された構成を有する連続送出型のポンプで構成されている。
そして、本実施形態では、図１５に示すように、熱電変換ユニット７の各ペルチェ素子７２は、吸熱面７２１が第１受熱ジャケット６４の下方側端面の他、液体圧送部６２の下方側端面に熱伝達可能に接続する。
【００５０】
上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ペルチェ素子７２の吸熱面７２１が液体圧送部６２に熱伝達可能に接続するので、液体圧送部６２を介してペルチェ素子７２の吸熱面７２１から吸熱された冷却液体は、液体圧送部６２内部において、撹拌されることとなる。このため、液体圧送部６２内部の冷却液体の温度を均一に低減させ、循環する冷却液体の温度を均一化できる。
【００５１】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１６は、第３実施形態における液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を模式的に示した図である。
本実施形態では、熱電変換ユニット７は、各放熱側伝熱部材７３、導風部材７４、およびシロッコファン７５が省略され、図１６に示すように、第２の液冷装置７６を備える。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００５２】
第２の液冷装置７６は、液体圧送部７６１と、ラジエータ７６２とが複数の液体循環部材６６により接続され、環状の流路Ｃ´を形成する。
ここで、液体圧送部７６１は、前記第２実施形態で説明した液体圧送部６２と同様のものであり、各ペルチェ素子７２における放熱面７２２に熱伝達可能に接続する。
また、ラジエータ７６２は、液冷装置６を構成するラジエータ６３と同様のものである。
すなわち、本実施形態では、各受熱ジャケット６４，６５〜各ペルチェ素子７２の熱伝達経路を辿った熱が液体圧送部７６１に伝達される。そして、液体圧送部７６１に伝達された熱は、環状の流路Ｃ´に沿って循環する水やエチレングリコール等の冷却液体に伝達され、ラジエータ７６２を流通する際に放熱される。
【００５３】
上述した第３実施形態によれば、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、熱電変換ユニット７は、第２の液冷装置７６を備える。このことにより、前記第１実施形態で説明した構成と比較して、ペルチェ素子７２の放熱面７２２から効果的に熱を放熱させることができ、ペルチェ素子７２の消費電力に対する冷却対象（各受熱ジャケット６４，６５）から吸熱する吸熱量の比率（吸熱比率）を向上させることができる。このため、循環する冷却液体の温度をより一層低減させることができる。
【００５４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、液冷装置６は、ラジエータ６３を備えていたが、これに限らず、ラジエータ６３を省略した構成としても、本発明の目的を十分に達成することができる。
前記各実施形態では、ペルチェ素子７２の吸熱面７２１を受熱ジャケット６４，６５や液体圧送部６２に熱伝達可能に接続していたが、吸熱面７２１が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続すれば、その他の部材、例えば、６１，６３，６６等に熱伝達可能に接続しても構わない。
【００５５】
前記各実施形態では、ペルチェ素子７２は、４つ設けられていたが、その数は特に限定されず、例えば１つでも構わない。受熱ジャケット６４，６５や放熱側伝熱部材７３も同様である。
前記各実施形態において、冷却対象である光学素子として、液晶パネル４５１を採用していたが、これに限らず、光源装置４１、偏光変換素子４２４、入射側偏光板４５２、射出側偏光板４５３等の他の光学素子を冷却対象としても構わない。
前記各実施形態において、空冷装置５の構成は、前記各実施形態で説明した構成に限らない。例えば、前記各実施形態では、一対のシロッコファン５２，５３を採用していたが、軸流ファンを採用しても構わない。
【００５６】
前記各実施形態では、各光学素子保持部６１は、冷却液体の流通方向に沿って、緑色光変調素子保持部６１Ｇ、青色光変調素子保持部６１Ｂ、および赤色光変調素子保持部６１Ｒの順に、第１〜第３液体循環部材６６Ａ〜６６Ｃにて直列に接続されていたが、この接続順序は、これに限らない。
例えば、冷却液体の流通方向に沿って、青色光変調素子保持部６１Ｂ、緑色光変調素子保持部６１Ｇ、および赤色光変調素子保持部６１Ｒの順に、直列に接続しても構わない。
また、本発明は、各光変調素子保持部６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを直列に接続する構成の他、各光変調素子保持部６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを並列に接続する構成も含むものである。したがって、例えば、冷却液体の流通方向に沿って青色光変調素子保持部６１Ｂおよび赤色光変調素子保持部６１Ｒを直列に接続するとともに、青色光変調素子保持部６１Ｂおよび赤色光変調素子保持部６１Ｒと緑色光変調素子保持部６１Ｇとを並列に接続しても構わない。
【００５７】
前記各実施形態において、光源装置４１は、前記各実施形態で説明した構成に限らず、レーザダイオード、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子で構成しても構わない。
前記各実施形態では、プロジェクタ１は、液晶パネル４５１を３つ備える三板式のプロジェクタで構成していたが、これに限らず、液晶パネルを１つ備える単板式のプロジェクタで構成しても構わない。また、液晶パネルを２つ備えるプロジェクタや、液晶パネルを４つ以上備えるプロジェクタとして構成しても構わない。
前記各実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いても構わない。
前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の光変調装置を用いても構わない。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、光学素子を効果的に冷却できるため、プレゼンテーションやホームシアタに用いられるプロジェクタに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクタの内部構造を示す斜視図。
【図２】前記実施形態における装置本体を示す図。
【図３】前記実施形態における装置本体を示す図。
【図４】前記実施形態における光学ユニットの光学系を模式的に示す平面図。
【図５】前記実施形態における空冷装置の構成を説明するための図。
【図６】前記実施形態における空冷装置の構成を説明するための図。
【図７】前記実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を説明するための図。
【図８】前記実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を説明するための図。
【図９】前記実施形態における光学素子保持部の構造を示す図。
【図１０】前記実施形態における光学素子保持部の構造を示す図。
【図１１】前記実施形態における液体流通部の構造を示す図。
【図１２】前記実施形態における第１受熱ジャケットの内部構造を模式的に示す断面図。
【図１３】前記実施形態における熱電変換ユニットの構成を説明するための図。
【図１４】前記実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を模式的に示した図。
【図１５】第２実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を模式的に示した図。
【図１６】第３実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を模式的に示した図。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・プロジェクタ、５・・・空冷装置、６・・・液冷装置、５２，５３・・・シロッコファン（冷却ファン）、６１，６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ・・・光学素子保持部、６２・・・液体圧送部、６４，６５・・・受熱ジャケット、６６・・・液体循環部材、７２・・・ペルチェ素子（熱電変換素子）、４５１，４５１Ｒ，４５１Ｇ，４５１Ｂ・・・液晶パネル（光学素子）、７２１・・・吸熱面、７２２・・・放熱面、Ｃ・・・流路、Ｃｍ・・・微細流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置と、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調素子と、画像光を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。
そして、このようなプロジェクタにおいて、光変調素子等の光学素子を冷却液体により冷却する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のプロジェクタは、内部に冷却液体を流通可能とし光学素子を保持する光学素子保持体と、冷却液体を強制的に循環させる液体圧送部と、ラジエータとを備える。これら各部材は、複数の液体循環部材により接続され、冷却液体を循環させる環状の流路が形成される。そして、光学素子に生じた熱は、光学素子保持体を介して冷却液体に伝達される。冷却液体に伝達された熱は、冷却液体がラジエータを流通する際に放熱される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタでは、冷却液体の熱を放熱する手段としてラジエータを採用しているため、冷却液体の温度を効果的に低減させることが難しい。すなわち、比較的に温度の高い冷却液体により光学素子を冷却することとなるため、光学素子を効果的に冷却することが難しい。
【０００５】
本発明の目的は、光学素子を効果的に冷却できるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプロジェクタは、冷却液体により光学素子を冷却する液冷装置を備えたプロジェクタであって、前記液冷装置は、内部に冷却液体を流通可能に構成され、冷却液体と熱伝達可能に前記光学素子を保持する光学素子保持部と、冷却液体を吸入および圧送する液体圧送部と、前記光学素子保持部および前記液体圧送部を接続し、前記冷却液体の流路を形成する複数の液体循環部材とを備え、吸熱面および放熱面を有し、前記液冷装置に対して前記吸熱面が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続する熱電変換素子を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、プロジェクタは、液冷装置に対して吸熱面が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続するペルチェ素子等の熱電変換素子を備えるので、冷却液体の流路に沿って循環する冷却液体の熱を吸熱面から効果的に吸熱でき、冷却液体の温度を効果的に低減させることができる。このため、十分に温度の低い冷却液体により光学素子を冷却することができ、光学素子を効果的に冷却できる。したがって、光学素子の熱劣化を回避し、プロジェクタの長寿命化が図れる。
また、従来の構成では、例えば、液体圧送部のポンプ性能を上げ、循環する冷却液体の流速を大きくすることで光学素子の冷却効率を向上させることが考えられるが、本発明では、上述したように熱電変換素子を用いて光学素子の冷却効率を向上できるため、液体圧送部のポンプ性能を上げる必要がなく、液体圧送部の選択の自由度を向上できる。
さらに、従来の構成では、例えば、ラジエータのサイズを大きくして放熱効率を高めることで、冷却液体の温度を低減させることが考えられるが、本発明では、上述したように熱電変換素子を用いて冷却液体の温度を効果的に低減させることができるため、ラジエータのサイズを大きくする必要がなく、さらには、ラジエータを省略しても同様の効果を享受でき、プロジェクタの小型化が図れる。
【０００８】
本発明のプロジェクタでは、前記液冷装置は、前記流路中に配設され、内部に冷却液体が流通する複数の微細流路を有する受熱ジャケットを備え、前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記受熱ジャケットに熱伝達可能に接続することが好ましい。
本発明では、熱電変換素子は、内部に複数の微細流路を有し冷却液体と接触する表面積の大きい、いわゆるマイクロチャンネル等の受熱ジャケットに吸熱面が熱伝達可能に接続する。このことにより、受熱ジャケットを介して冷却液体の熱を熱電変換素子の吸熱面からより効果的に吸熱でき、冷却液体の温度をより効果的に低減させることができる。
【０００９】
本発明のプロジェクタでは、前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記液体圧送部に熱伝達可能に接続することが好ましい。
本発明では、熱電変換素子の吸熱面が液体圧送部に熱伝達可能に接続するので、液体圧送部を介して熱電変換素子の吸熱面から吸熱された冷却液体は、液体圧送部内部において、攪拌されることとなる。このため、液体圧送部内部の冷却液体の温度を均一に低減させ、循環する冷却液体の温度を均一化できる。
【００１０】
本発明のプロジェクタでは、前記光学素子は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する赤色光変調素子、緑色光変調素子、および青色光変調素子で構成され、前記光学素子保持部は、前記赤色光変調素子、前記緑色光変調素子、および前記青色光変調素子に対応して赤色光変調素子保持部、緑色光変調素子保持部、および青色光変調素子保持部で構成され、前記液体循環部材は、前記流路において、前記赤色光変調素子保持部、前記緑色光変調素子保持部、および前記青色光変調素子保持部を直列に接続することが好ましい。
ここで、液体循環部材にて各光変調素子保持部を直列に接続する際、各光変調素子保持部の接続順序としては、いずれの接続順序でも構わない。
【００１１】
本発明では、液体循環部材は、冷却液体の流路において、各光変調素子保持部を直列に接続する。
このことにより、例えば、液体循環部材にて各光変調素子保持部を並列に接続した構成と比較して、液体循環部材における冷却液体の流入側または流出側を各光変調素子保持部に応じて分岐させた構造とする必要がなく、液体循環部材の構造の簡素化が図れ、ひいては、液冷装置の簡素化が図れる。
また、各光変調素子保持部を直列に接続する際、他の光変調素子と比較して温度上昇の大きい光変調素子を保持する光変調素子保持部を流路前段側に配設し、温度上昇の小さい光変調素子を保持する光変調素子保持部を流路後段側に配設すれば、温度上昇の大きい光変調素子から順に冷却されるので、液冷装置の簡素化を図りつつ、各光変調素子を効率的に冷却できる。
【００１２】
本発明のプロジェクタでは、前記光学素子に冷却空気を送風する冷却ファンを有する空冷装置を備えることが好ましい。
本発明では、液冷装置および熱電変換素子を用いた冷却構造に加えて、空冷装置を用いることで、光学素子をより一層効果的に冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの概略構成〕
図１は、第１実施形態におけるプロジェクタ１の内部構造を示す斜視図である。具体的に、図１は、プロジェクタ１を前面上方側から見た斜視図である。
なお、以下で記載する「上」、「下」、「左」、「右」は、図１における図面視において、上下左右に相当するものである。また、以下で記載する「前面」、「背面」も、図１における図面視において、前面および背面に相当するものである。
プロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、形成した画像光をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２と、外装筐体２内部に配設される装置本体３とを備える。
【００１４】
外装筐体２は、図１に示すように、天面部（図１では図示を省略）、底面部２１、前面部２２、背面部２３、左側面部２４、および右側面部２５を有し、直方体形状を有する。
この外装筐体２において、右側面部２５の前面側には、平面視矩形状の吸気口２５１が形成されている。また、吸気口２５１の背面側には、平面視矩形状の排気口２５２が形成されている。
【００１５】
図２および図３は、装置本体３を示す図である。具体的に、図２は、装置本体３を前面上方側から見た斜視図である。図３は、装置本体３を前面下方側から見た斜視図である。
装置本体３は、図２または図３に示すように、光学ユニット４と、空冷装置５と、液冷装置６と、熱電変換ユニット７とを備える。
なお、具体的な図示は省略したが、外装筐体２内において、各部材４〜７以外の空間には、プロジェクタ１の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、プロジェクタ１の各構成部材の動作を制御する制御装置等が配置されるものとする。
【００１６】
〔光学ユニットの構成〕
図４は、光学ユニット４の光学系を模式的に示す平面図である。
光学ユニット４は、前記制御装置による制御の下、画像情報に応じて画像光を形成するものであり、外装筐体２の背面に沿って左側から右側に延出し、延出方向先端部分が前面側に屈曲して延出する平面視略Ｌ字形状を有している。
この光学ユニット４は、図４に示すように、光源ランプ４１１およびリフレクタ４１２を有する光源装置４１と、レンズアレイ４２１，４２２、反射ミラー４２３、偏光変換素子４２４、および重畳レンズ４２５を有する照明光学装置４２と、ダイクロイックミラー４３１，４３２、および反射ミラー４３３を有する色分離光学装置４３と、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー４４２，４４４を有するリレー光学装置４４と、光変調素子（光学素子）としての３つの液晶パネル４５１（赤色光変調素子としての赤色光側の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光変調素子としての緑色光側の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光変調素子としての青色光側の液晶パネルを４５１Ｂとする）、３つの入射側偏光板４５２、３つの射出側偏光板４５３、および色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４５４を有する光学装置４５と、光学部品用筐体４６と、投射光学装置としての投射レンズ４７とを備える。
そして、光学ユニット４では、上述した構成により、光源装置４１から射出され照明光学装置４２を介した光束は、色分離光学装置４３にてＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各液晶パネル４５１にて画像情報に応じてそれぞれ変調され、色光毎の画像光が形成される。色光毎の画像光は、クロスダイクロイックプリズム４５４にて合成され、投射レンズ４７にてスクリーン（図示略）に拡大投射される。
なお、上述した各光学部品４１〜４５，４７については、種々の一般的なプロジェクタの光学系として利用されているため、具体的な説明を省略し、以下では、光学部品用筐体４６の構成を説明する。
【００１７】
光学部品用筐体４６は、図２または図３に示すように、平面視略Ｌ字形状を有し、内部に所定の照明光軸Ａ（図４）が設定され、上述した各光学部品４１〜４５を照明光軸Ａに対する所定位置に配置する。この光学部品用筐体４６は、部品収納部材４６１と、蓋状部材４６２とを備える。
部品収納部材４６１は、光源装置収納部４６１１と、部品収納部本体４６１２とで構成される。
光源装置収納部４６１１は、光学部品用筐体４６のＬ字形状一端側に位置し、左側に開口部を有する容器状に形成されている。そして、光源装置収納部４６１１には、開口部を介して、光源装置４１が収納される。
【００１８】
部品収納部本体４６１２は、上方側に開口部（図示略）を有する容器状に形成されている。そして、部品収納部本体４６１２には、開口部を介して、光源装置収納部４６１１と接続する一端側から順に、各光学部品４２〜４４が収納され、前記一端側とは反対側の他端側に光学装置４５が収納される。また、部品収納部本体４６１２には、光学装置４５に対向する側面に投射レンズ４７が取り付けられる。
この部品収納部本体４６１２において、下方側端面には、光学装置４５を構成する各液晶パネル４５１Ｒ，４５１Ｇ，４５１Ｂの配置位置に対応した位置にそれぞれ開口部４６１２Ｒ，４６１２Ｇ，４６１２Ｂ（図３）が形成されている。
【００１９】
蓋状部材４６２は、部品収納部本体４６１２の上方側の開口部を閉塞する部材であり、部品収納部本体４６１２の平面形状と略同一の平面形状を有する。
この蓋状部材４６２には、光学装置４５の配置位置に対応して、光学装置４５を平面的に囲うようにＵ字状の切り欠き４６２１（図２）が形成されている。
【００２０】
〔空冷装置の構成〕
図５および図６は、空冷装置５の構成を説明するための図である。具体的に、図５は、空冷装置５、液冷装置６、および熱電変換ユニット７を前面上方側から見た斜視図である。図６は、空冷装置５、液冷装置６、および熱電変換ユニット７を前面下方側から見た斜視図である。
空冷装置５は、光学装置４５や液冷装置６を構成する後述するラジエータ６３に空気を送風し、光学装置４５やラジエータ６３を強制空冷する。この空冷装置５は、図５または図６に示すように、吸気ダクト５１と、冷却ファンとしての一対のシロッコファン５２，５３（図６）と、送風ダクト５４と、軸流ファン５５とを備える。
【００２１】
吸気ダクト５１は、右側面に開口部５１１を有する直方体状に形成され、外装筐体２内部において、開口部５１１が吸気口２５１に接続するように配設される（図１）。また、吸気ダクト５１の下方側端面には、具体的な図示は省略したが、前面側および背面側にそれぞれ、内部の空気を外部に流出させる一対の開口部が形成されている。そして、吸気ダクト５１は、吸気口２５１を介して外装筐体２外部から内部に導入された空気を、開口部５１１を介して内部に導入し、下方側端面に形成された一対の開口部を介して下方側に流出させる。
【００２２】
一対のシロッコファン５２，５３は、各吐出口５２１，５３１（図６）が左側に向き、各吸入口（図示略）が上方側に向いた状態で吸気ダクト５１の下方側端面に取り付けられる。この状態では、一対のシロッコファン５２，５３は、各吸入口（図示略）が吸気ダクト５１における下方側端面に形成された一対の開口部にそれぞれ接続する。そして、一対のシロッコファン５２，５３は、外装筐体２外部の空気を吸気口２５１および吸気ダクト５１を介して吸入し、各吐出口５２１，５３１から左側に吐出する。
【００２３】
送風ダクト５４は、光学装置４５の配設位置の下方側から各吐出口５２１，５３１に向けて２つに分岐して延出し、各先端部分が各吐出口５２１，５３１に接続する。
また、送風ダクト５４の上方側端面には、光学部品用筐体４６の３つの開口部４６１２Ｒ，４６１２Ｇ，４６１２Ｂに対応して、上方側に向けて突出し、内部の空気を流出させる３つの流出部５４１が形成されている。
そして、送風ダクト５４は、一対のシロッコファン５２，５３から吐出された空気を、各流出部５４１を介して下方側から上方側に向けて流出する。送風ダクト５４を介した空気は、光学部品用筐体４６の３つの開口部４６１２Ｒ，４６１２Ｇ，４６１２Ｂを介して光学部品用筐体４６内部に導入され、光学装置４５における各色光側の部材４５１〜４５３間を下方から上方に向けて流通し、各部材４５１〜４５３を冷却する。各部材４５１〜４５３を冷却した後の空気は、蓋状部材４６２の切り欠き４６２１を介して光学部品用筐体４６外部に排出される。
【００２４】
軸流ファン５５は、ラジエータ６３を挟んで、排気口２５２に対向配置され、吸入した空気をラジエータ６３に向けて吐出し、ラジエータ６３を冷却する。そして、ラジエータ６３を介した空気は、排気口２５２から外装筐体２外部に排出される。
【００２５】
〔液冷装置の構成〕
図７および図８は、液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を説明するための図である。具体的に、図７は、液冷装置６および熱電変換ユニット７を前面上方側から見た斜視図である。図８は、液冷装置６および熱電変換ユニット７を前面下方側から見た斜視図である。
液冷装置６は、環状の流路に沿って水やエチレングリコール等の冷却液体を循環させ、該冷却液体により光学素子としての液晶パネル４５１を冷却する。この液冷装置６は、図７または図８に示すように、３つの光学素子保持部６１と、液体圧送部６２と、ラジエータ６３と、第１受熱ジャケット６４および第２受熱ジャケット６５と、複数の液体循環部材６６とを備える。
【００２６】
複数の液体循環部材６６は、内部に冷却液体を流通可能とする管状部材で構成され、各部材６１〜６５を接続し、環状の流路を形成する。
なお、液体循環部材６６による各部材６１〜６５の接続構造については、後述する。
【００２７】
〔光学素子保持部の構成〕
図９および図１０は、光学素子保持部６１の構造を示す図である。具体的に、図９は、光学素子保持部６１を光束入射側から見た斜視図である。図１０は、光学素子保持部６１を光束射出側から見た斜視図である。
３つの光学素子保持部６１は、３つの液晶パネル４５１をそれぞれ保持するとともに、内部に冷却液体が流入出し、該冷却液体により３つの液晶パネル４５１をそれぞれ冷却する。なお、各光学素子保持部６１は、同様の構成であり、以下では１つの光学素子保持部６１のみを説明する。この光学素子保持部６１は、図９または図１０に示すように、液体流通部６１１と、光学素子支持枠６１２と、枠部材６１３（図１０）とを備える。
【００２８】
図１１は、液体流通部６１１の構造を示す図である。具体的に、図１１は、液体流通部６１１を光束射出側から見た斜視図である。
液体流通部６１１は、光学素子保持部６１における光束入射側に位置し、内部に冷却液体を流通させる。この液体流通部６１１は、図１１に示すように、液体流通管６１１１と、取付部材６１１２とを備える。
液体流通管６１１１は、液晶パネル４５１の画像形成領域（光透過領域）を囲む平面視矩形枠状に形成され、冷却液体を流入出させる各端部が上方側に平行して延出するように形成されている。
取付部材６１１２は、液晶パネル４５１の画像形成領域に応じた矩形状の開口部６１１２Ａを有する平面視矩形状の板体で構成されている。
この取付部材６１１２において、光束射出側端面には、液体流通管６１１１の形状に対応した凹部６１１２Ｂが形成されている。そして、液体流通管６１１１は、凹部６１１２Ｂに嵌め込まれ、取付部材６１１２と熱伝達可能に接続する。
【００２９】
光学素子支持枠６１２は、具体的な図示は省略したが、液晶パネル４５１の画像形成領域に応じた矩形状の開口部を有し、光束射出側にて液晶パネル４５１を支持する。
この光学素子支持枠６１２において、光束入射側端面には、液体流通管６１１１の形状に対応した凹部６１２１（図９）が形成されている。そして、液体流通管６１１１は、取付部材６１１２を光学素子支持枠６１２の光束入射側端面に熱伝達可能に接続した状態で、凹部６１２１に嵌め込まれ、光学素子支持枠６１２と熱伝達可能に接続する。
また、光学素子支持枠６１２において、光束射出側には、具体的な図示は省略したが、開口部の周縁部分に、液晶パネル４５１における外形形状（段付状）に対応し液晶パネル４５１を収納保持する凹部が形成され、該凹部にて液晶パネル４５１と熱伝達可能に接続する。
【００３０】
枠部材６１３は、折り曲げ可能なシート状部材であり、液晶パネル４５１の画像形成領域に応じた矩形状の開口部６１３１（図１０）を有する。そして、枠部材６１３は、図１０に示すように、光学素子支持枠６１２および液晶パネル４５１を跨ぐように取り付けられる。光学素子支持枠６１２および液晶パネル４５１の光束入射側の面は熱伝達可能に接続されているが、枠部材６１３を介して光学素子支持枠６１２と液晶パネル４５１の光束射出側の面も熱伝達可能に接続する。
この枠部材６１３としては、熱伝導性材料で形成され、折り曲げ可能なシート状部材であればよく、例えば、金属部材やグラファイトシートを採用できる。
【００３１】
〔液体圧送部の構成〕
液体圧送部６２は、冷却液体を吸入および圧送するポンプであり、環状の流路に沿って冷却液体を循環させる。
この液体圧送部６２は、例えば、中空部材内に羽根車が配置された構成を有し、前記羽根車が回転することで、冷却液体を吸入および圧送する。
なお、液体圧送部６２の構成としては、上述した羽根車を有する連続送出型の構成に限らず、ダイヤフラムを利用した間欠送出型等の他の構成を採用してもよい。
【００３２】
〔ラジエータの構成〕
ラジエータ６３は、外装筐体２内部において排気口２５２に対向するように配設され（図１）、環状の流路に沿って循環する冷却液体の熱を放熱する。このラジエータ６３は、図７または図８に示すように、一対の液体蓄積部６３１，６３２と、ラジエータ本体６３３とを備える。
一対の液体蓄積部６３１，６３２は、略直方体状の中空部材で構成されている。
ラジエータ本体６３３は、一対の液体蓄積部６３１，６３２間に介装されている。そして、ラジエータ本体６３３は、具体的な図示は省略したが、各液体蓄積部６３１，６３２間を、冷却液体を流通可能とする複数の流路で連通した構造を有し、各流路の間を空気が流通可能に構成されている。
すなわち、ラジエータ本体６３３における複数の流路を冷却液体が流通する際に、冷却液体の熱がラジエータ本体６３３に伝達される。また、軸流ファン５５から吐出された空気が前記各流路の間を流通し、ラジエータ本体６３３が冷却される。
【００３３】
〔受熱ジャケットの構成〕
図１２は、第１受熱ジャケット６４の内部構造を模式的に示す断面図である。具体的に、図１２は、図７のXII-XII線の断面図である。
各受熱ジャケット６４，６５は、同様の構成を有しているため、以下では、第１受熱ジャケット６４のみを説明する。
第１受熱ジャケット６４は、略直方体状の中空部材で構成され、内部を流通する冷却液体から熱を受熱する。
この第１受熱ジャケット６４内部には、図１２に示すように、冷却液体の流通方向に沿って延出する複数の板体６４１が該流通方向に直交する方向に並設されている。具体的に、これら板体６４１は、例えば、数１０μｍ〜数１００μｍ程度の厚み寸法を有し、互いに数１０μｍ〜数１００μｍ程度の間隔を空けて配設される。
以上の構成により、第１受熱ジャケット６４内部には、各板体６４１間に冷却液体が流通する複数の微細流路Ｃｍが形成される。すなわち、第１受熱ジャケット６４は、所謂、マイクロチャンネル等の熱交換器で構成されている。
【００３４】
〔熱電変換ユニットの構成〕
図１３は、熱電変換ユニット７の構成を説明するための図である。具体的に、図１３は、熱電変換ユニット７の一部を分解し、下方側から見た分解斜視図である。
熱電変換ユニット７は、吸気ダクト５１の上方側に配設され、各受熱ジャケット６４，６５内部を流通する冷却液体から熱を吸収する。この熱電変換ユニット７は、図７、図８、または図１３に示すように、支持部材７１と、熱電変換素子としての４つのペルチェ素子７２（図１３）と、２つの放熱側伝熱部材７３（図１３）と、導風部材７４（図７、図８）と、シロッコファン７５（図７、図８）とを備える。
【００３５】
支持部材７１は、平面視矩形状の板体で構成され、２つの受熱ジャケット６４，６５、４つのペルチェ素子７２、２つの放熱側伝熱部材７３、および導風部材７４を一体化する。この支持部材７１は、熱伝導率が低い（例えば、０．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下）材料で構成されている。
この支持部材７１において、前面側および背面側には、図１３に示すように、各受熱ジャケット６４，６５の平面形状よりも小さい矩形形状を有し、２つのペルチェ素子７２を嵌合可能とする開口部７１１がそれぞれ形成されている。
そして、各受熱ジャケット６４，６５は、支持部材７１の上方側端面において、各開口部７１１周縁部分にそれぞれ固定される。
【００３６】
ペルチェ素子７２は、具体的な図示は省略したが、ｐ型半導体とｎ型半導体とを金属片で接合して構成した接合対を複数有しており、これら複数の接合対は電気的に直接に接続されている。
このような構成を有するペルチェ素子７２において、電力が供給されると、図１３に示すように、ペルチェ素子７２の一方の端面（上方側の端面）が熱を吸収する吸熱面７２１となり、他方の端面（下方側の端面）が熱を放熱する放熱面７２２となる。
そして、ペルチェ素子７２は、支持部材７１の開口部７１１に嵌合され、吸熱面７２１が各受熱ジャケット６４，６５の下方側端面に熱伝達可能に接続する。
【００３７】
２つの放熱側伝熱部材７３は、図１３に示すように、同様の構成を有し、矩形状の板体７３１と、板体７３１における下方側の端面から突出し前後方向に延出する複数のフィン部材７３２とを有する、いわゆるヒートシンクで構成されている。そして、各放熱側伝熱部材７３は、支持部材７１の下方側端面において、各開口部７１１周縁部分にそれぞれ固定される。この状態では、各放熱側伝熱部材７３は、各ペルチェ素子７２の放熱面７２２に熱伝達可能に接続する。
すなわち、支持部材７１にて各受熱ジャケット６４，６５、各ペルチェ素子７２、および各放熱側伝熱部材７３を一体化した状態では、各受熱ジャケット６４，６５〜各ペルチェ素子７２〜各放熱側伝熱部材７３の熱伝達経路が形成される。
【００３８】
導風部材７４は、前後方向に延出する断面略Ｕ字状に形成され、Ｕ字状内側部分に各放熱側伝熱部材７３が位置するように支持部材７１の下方側端面に固定される。すなわち、導風部材７４は、支持部材７１との間に、空気を前後方向に流通させる筒状の空間を形成する。
シロッコファン７５は、導風部材７４の前面側に配設され、吸入した空気を支持部材７１および導風部材７４で形成される筒状の空間に向けて吐出する。
【００３９】
〔液体循環部材による接続構造〕
図１４は、液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を模式的に示した図である。
次に、液体循環部材６６による各部材６１〜６５の接続構造について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、３つの光学素子保持部６１のうち、赤色光側の液晶パネル４５１Ｒを保持する光学素子保持部を赤色光変調素子保持部６１Ｒ、緑色光側の液晶パネル４５１Ｇを保持する光学素子保持部を緑色光変調素子保持部６１Ｇ、青色光側の液晶パネル４５１Ｇを保持する光学素子保持部を青色光変調素子保持部６１Ｂとする。
液体循環部材６６は、図７、図８、または図１４に示すように、第１〜第７液体循環部材６６Ａ〜６６Ｇの７本で構成されている。
具体的に、第１液体循環部材６６Ａは、流入側および流出側が緑色光変調素子保持部６１Ｇおよび青色光変調素子保持部６１Ｂにおける各液体流通管６１１１の一方の端部にそれぞれ接続される。
第２液体循環部材６６Ｂは、流入側が青色光変調素子保持部６１Ｂにおける液体流通管６１１１の他方の端部に接続され、流出側が赤色光変調素子保持部６１Ｒにおける液体流通管６１１１の一方の端部に接続される。
【００４０】
第３液体循環部材６６Ｃは、流入側が赤色光変調素子保持部６１Ｒにおける液体流通管６１１１の他方の端部に接続され、流出側が液体圧送部６２に接続される。
第４液体循環部材６６Ｄは、流入側および流出側が液体圧送部６２およびラジエータ６３（液体蓄積部６３１）に接続される。
第５液体循環部材６６Ｅは、流入側および流出側がラジエータ６３（液体蓄積部６３２）および第１受熱ジャケット６４にそれぞれ接続される。
第６液体循環部材６６Ｆは、流入側および流出側が各受熱ジャケット６４，６５に接続される。
第７液体循環部材６６Ｇは、流入側が第２受熱ジャケット６５に接続され、流出側が緑色光変調素子保持部６１Ｇにおける液体流通管６１１１の他方の端部に接続される。
【００４１】
以上のような液体循環部材６６による接続構造により、緑色光変調素子保持部６１Ｇ〜青色光変調素子保持部６１Ｂ〜赤色光変調素子保持部６１Ｒ〜液体圧送部６２〜ラジエータ６３〜第１受熱ジャケット６４〜第２受熱ジャケット６５を辿り、再度、緑色光変調素子保持部６１Ｇに戻る環状の流路Ｃが形成される。
【００４２】
そして、上述した液冷装置６および熱電変換ユニット７により、以下に示すように液晶パネル４５１が冷却される。
すなわち、液晶パネル４５１にて生じた熱は、光学素子保持部６１を介して冷却液体に伝達される。
冷却液体に伝達された熱は、冷却液体が環状の流路Ｃに沿って循環しラジエータ６３（ラジエータ本体６３３）における複数の流路を流通する際、ラジエータ本体６３３に伝達される。ラジエータ本体６３３に伝達された熱は、軸流ファン５５から吐出され前記複数の流路の間を流通する空気により放熱される。
また、冷却液体に伝達された熱は、冷却液体が環状の流路Ｃに沿って循環し各受熱ジャケット６４，６５の複数の微細流路Ｃｍを流通する際、各受熱ジャケット６４，６５に伝達される。各受熱ジャケット６４，６５に伝達された熱は、各受熱ジャケット６４，６５〜各ペルチェ素子７２〜各放熱側伝熱部材７３の熱伝達経路を辿り、各フィン部材７３２を介して、シロッコファン７５から吐出され支持部材７１および導風部材７４で形成される筒状の空間を流通する空気により放熱される。
冷却液体は、ラジエータ６３および各受熱ジャケット６４，６５により熱が段階的に放熱されることで、環境温度よりも低い温度にまで冷却される。
【００４３】
上述した第１実施形態においては、以下の効果がある。
本実施形態では、プロジェクタ１は、液冷装置６に対して吸熱面７２１が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続するペルチェ素子７２を備えるので、環状の流路Ｃに沿って循環する冷却液体の熱を吸熱面７２１から効果的に吸熱でき、冷却液体の温度を効果的に低減させることができる。このため、十分に温度の低い（環境温度以下）冷却液体により液晶パネル４５１を冷却することができ、液晶パネル４５１を効果的に冷却できる。したがって、液晶パネル４５１の熱劣化を回避し、プロジェクタ１の長寿命化が図れる。
【００４４】
また、ペルチェ素子７２を用いて液晶パネル４５１の冷却効率を向上できるため、ポンプ性能の高い液体圧送部６２を採用する必要がなく、必要最低限の流速で冷却液体を循環させる液体圧送部６２を採用でき、液体圧送部６２の選択の自由度を向上できる。
さらに、ラジエータ６３で冷却した冷却液体をペルチェ素子７２で冷却するため、ペルチェ素子７２の消費電力も大きくすることなく効率的に冷却できる。
また、ペルチェ素子７２を用いて冷却液体の温度を効果的に低減させることができるため、ラジエータ６３のサイズを大きくする必要がなく、必要最低限のサイズのラジエータ６３を採用でき、プロジェクタ１の小型化が図れる。
【００４５】
さらに、ペルチェ素子７２は、内部に複数の微細流路Ｃｍを有し冷却液体と接触する表面積の大きい、いわゆるマイクロチャンネル等の熱交換器で構成された受熱ジャケット６４，６５に吸熱面７２１が熱伝達可能に接続する。このことにより、受熱ジャケット６４，６５を介して冷却液体の熱をペルチェ素子７２の吸熱面７２１からより効果的に吸熱でき、冷却液体の温度をより効果的に低減させることができる。
【００４６】
また、液体循環部材６６は、環状の流路Ｃにおいて、冷却液体の流通方向に沿って、緑色光変調素子保持部６１Ｇ、青色光変調素子保持部６１Ｂ、および赤色光変調素子保持部６１Ｒの順に、直列に接続する。
このことにより、例えば、液体循環部材６６にて各光学素子保持部６１を並列に接続した構成と比較して、液体循環部材６６における流入側または流出側を各光学素子保持部６１に応じて分岐させた構造とする必要がなく、液体循環部材６６の構造の簡素化が図れ、ひいては、液冷装置６の簡素化が図れる。
また、他の液晶パネル４５１Ｒ，４５１Ｂと比較して温度上昇の大きい液晶パネル４５１Ｇを保持する緑色光変調素子保持部６１Ｇを流路前段側に配設し、温度上昇の小さい液晶パネル４５１Ｒを保持する赤色光変調素子保持部６１Ｒを流路後段側に配設することで、温度上昇の大きい液晶パネル４５１Ｇから順に冷却されるので、液冷装置６の簡素化を図りつつ、各液晶パネル４５１を効率的に冷却できる。
【００４７】
さらに、プロジェクタ１は、空冷装置５を備える。このことにより、液冷装置６および熱電変換ユニット７を用いた冷却構造に加えて、空冷装置５を用いることで、液晶パネル４５１をより一層効果的に冷却できる。
【００４８】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１５は、第２実施形態における液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を模式的に示した図である。
本実施形態では、図１５に示すように、前記第１実施形態に対して、第２受熱ジャケット６５を省略し、第２受熱ジャケット６５の配設位置に液体圧送部６２を配置した点が異なるのみである。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
具体的に、本実施形態における液体圧送部６２は、アルミニウム等の熱伝導性材料から構成される中空部材内に羽根車が配置された構成を有する連続送出型のポンプで構成されている。
そして、本実施形態では、図１５に示すように、熱電変換ユニット７の各ペルチェ素子７２は、吸熱面７２１が第１受熱ジャケット６４の下方側端面の他、液体圧送部６２の下方側端面に熱伝達可能に接続する。
【００５０】
上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ペルチェ素子７２の吸熱面７２１が液体圧送部６２に熱伝達可能に接続するので、液体圧送部６２を介してペルチェ素子７２の吸熱面７２１から吸熱された冷却液体は、液体圧送部６２内部において、撹拌されることとなる。このため、液体圧送部６２内部の冷却液体の温度を均一に低減させ、循環する冷却液体の温度を均一化できる。
【００５１】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１６は、第３実施形態における液冷装置６および熱電変換ユニット７の構成を模式的に示した図である。
本実施形態では、熱電変換ユニット７は、各放熱側伝熱部材７３、導風部材７４、およびシロッコファン７５が省略され、図１６に示すように、第２の液冷装置７６を備える。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００５２】
第２の液冷装置７６は、液体圧送部７６１と、ラジエータ７６２とが複数の液体循環部材６６により接続され、環状の流路Ｃ´を形成する。
ここで、液体圧送部７６１は、前記第２実施形態で説明した液体圧送部６２と同様のものであり、各ペルチェ素子７２における放熱面７２２に熱伝達可能に接続する。
また、ラジエータ７６２は、液冷装置６を構成するラジエータ６３と同様のものである。
すなわち、本実施形態では、各受熱ジャケット６４，６５〜各ペルチェ素子７２の熱伝達経路を辿った熱が液体圧送部７６１に伝達される。そして、液体圧送部７６１に伝達された熱は、環状の流路Ｃ´に沿って循環する水やエチレングリコール等の冷却液体に伝達され、ラジエータ７６２を流通する際に放熱される。
【００５３】
上述した第３実施形態によれば、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、熱電変換ユニット７は、第２の液冷装置７６を備える。このことにより、前記第１実施形態で説明した構成と比較して、ペルチェ素子７２の放熱面７２２から効果的に熱を放熱させることができ、ペルチェ素子７２の消費電力に対する冷却対象（各受熱ジャケット６４，６５）から吸熱する吸熱量の比率（吸熱比率）を向上させることができる。このため、循環する冷却液体の温度をより一層低減させることができる。
【００５４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、液冷装置６は、ラジエータ６３を備えていたが、これに限らず、ラジエータ６３を省略した構成としても、本発明の目的を十分に達成することができる。
前記各実施形態では、ペルチェ素子７２の吸熱面７２１を受熱ジャケット６４，６５や液体圧送部６２に熱伝達可能に接続していたが、吸熱面７２１が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続すれば、その他の部材、例えば、６１，６３，６６等に熱伝達可能に接続しても構わない。
【００５５】
前記各実施形態では、ペルチェ素子７２は、４つ設けられていたが、その数は特に限定されず、例えば１つでも構わない。受熱ジャケット６４，６５や放熱側伝熱部材７３も同様である。
前記各実施形態において、冷却対象である光学素子として、液晶パネル４５１を採用していたが、これに限らず、光源装置４１、偏光変換素子４２４、入射側偏光板４５２、射出側偏光板４５３等の他の光学素子を冷却対象としても構わない。
前記各実施形態において、空冷装置５の構成は、前記各実施形態で説明した構成に限らない。例えば、前記各実施形態では、一対のシロッコファン５２，５３を採用していたが、軸流ファンを採用しても構わない。
【００５６】
前記各実施形態では、各光学素子保持部６１は、冷却液体の流通方向に沿って、緑色光変調素子保持部６１Ｇ、青色光変調素子保持部６１Ｂ、および赤色光変調素子保持部６１Ｒの順に、第１〜第３液体循環部材６６Ａ〜６６Ｃにて直列に接続されていたが、この接続順序は、これに限らない。
例えば、冷却液体の流通方向に沿って、青色光変調素子保持部６１Ｂ、緑色光変調素子保持部６１Ｇ、および赤色光変調素子保持部６１Ｒの順に、直列に接続しても構わない。
また、本発明は、各光変調素子保持部６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを直列に接続する構成の他、各光変調素子保持部６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを並列に接続する構成も含むものである。したがって、例えば、冷却液体の流通方向に沿って青色光変調素子保持部６１Ｂおよび赤色光変調素子保持部６１Ｒを直列に接続するとともに、青色光変調素子保持部６１Ｂおよび赤色光変調素子保持部６１Ｒと緑色光変調素子保持部６１Ｇとを並列に接続しても構わない。
【００５７】
前記各実施形態において、光源装置４１は、前記各実施形態で説明した構成に限らず、レーザダイオード、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子で構成しても構わない。
前記各実施形態では、プロジェクタ１は、液晶パネル４５１を３つ備える三板式のプロジェクタで構成していたが、これに限らず、液晶パネルを１つ備える単板式のプロジェクタで構成しても構わない。また、液晶パネルを２つ備えるプロジェクタや、液晶パネルを４つ以上備えるプロジェクタとして構成しても構わない。
前記各実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いても構わない。
前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の光変調装置を用いても構わない。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、光学素子を効果的に冷却できるため、プレゼンテーションやホームシアタに用いられるプロジェクタに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクタの内部構造を示す斜視図。
【図２】前記実施形態における装置本体を示す図。
【図３】前記実施形態における装置本体を示す図。
【図４】前記実施形態における光学ユニットの光学系を模式的に示す平面図。
【図５】前記実施形態における空冷装置の構成を説明するための図。
【図６】前記実施形態における空冷装置の構成を説明するための図。
【図７】前記実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を説明するための図。
【図８】前記実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を説明するための図。
【図９】前記実施形態における光学素子保持部の構造を示す図。
【図１０】前記実施形態における光学素子保持部の構造を示す図。
【図１１】前記実施形態における液体流通部の構造を示す図。
【図１２】前記実施形態における第１受熱ジャケットの内部構造を模式的に示す断面図。
【図１３】前記実施形態における熱電変換ユニットの構成を説明するための図。
【図１４】前記実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を模式的に示した図。
【図１５】第２実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を模式的に示した図。
【図１６】第３実施形態における液冷装置および熱電変換ユニットの構成を模式的に示した図。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・プロジェクタ、５・・・空冷装置、６・・・液冷装置、５２，５３・・・シロッコファン（冷却ファン）、６１，６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ・・・光学素子保持部、６２・・・液体圧送部、６４，６５・・・受熱ジャケット、６６・・・液体循環部材、７２・・・ペルチェ素子（熱電変換素子）、４５１，４５１Ｒ，４５１Ｇ，４５１Ｂ・・・液晶パネル（光学素子）、７２１・・・吸熱面、７２２・・・放熱面、Ｃ・・・流路、Ｃｍ・・・微細流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液体により光学素子を冷却する液冷装置を備えたプロジェクタであって、
前記液冷装置は、
内部に冷却液体を流通可能に構成され、冷却液体と熱伝達可能に前記光学素子を保持する光学素子保持部と、
冷却液体を吸入および圧送する液体圧送部と、
前記光学素子保持部および前記液体圧送部を接続し、前記冷却液体の流路を形成する複数の液体循環部材とを備え、
吸熱面および放熱面を有し、前記液冷装置に対して前記吸熱面が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続する熱電変換素子を備える
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記液冷装置は、
前記流路中に配設され、内部に冷却液体が流通する複数の微細流路を有する受熱ジャケットを備え、
前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記受熱ジャケットに熱伝達可能に接続する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記液体圧送部に熱伝達可能に接続する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光学素子は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する赤色光変調素子、緑色光変調素子、および青色光変調素子で構成され、
前記光学素子保持部は、前記赤色光変調素子、前記緑色光変調素子、および前記青色光変調素子に対応して赤色光変調素子保持部、緑色光変調素子保持部、および青色光変調素子保持部で構成され、
前記液体循環部材は、前記流路において、前記赤色光変調素子保持部、前記緑色光変調素子保持部、および前記青色光変調素子保持部を直列に接続する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光学素子に冷却空気を送風する冷却ファンを有する空冷装置を備える
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
冷却液体により光学素子を冷却する液冷装置を備えたプロジェクタであって、
前記液冷装置は、
内部に冷却液体を流通可能に構成され、冷却液体と熱伝達可能に前記光学素子を保持する光学素子保持部と、
冷却液体を吸入および圧送する液体圧送部と、
前記光学素子保持部および前記液体圧送部を接続し、前記冷却液体の流路を形成する複数の液体循環部材とを備え、
吸熱面および放熱面を有し、前記液冷装置に対して前記吸熱面が冷却液体に熱伝達可能な状態で接続する熱電変換素子を備える
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記液冷装置は、
前記流路中に配設され、内部に冷却液体が流通する複数の微細流路を有する受熱ジャケットを備え、
前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記受熱ジャケットに熱伝達可能に接続する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記熱電変換素子は、前記吸熱面が前記液体圧送部に熱伝達可能に接続する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光学素子は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する赤色光変調素子、緑色光変調素子、および青色光変調素子で構成され、
前記光学素子保持部は、前記赤色光変調素子、前記緑色光変調素子、および前記青色光変調素子に対応して赤色光変調素子保持部、緑色光変調素子保持部、および青色光変調素子保持部で構成され、
前記液体循環部材は、前記流路において、前記赤色光変調素子保持部、前記緑色光変調素子保持部、および前記青色光変調素子保持部を直列に接続する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光学素子に冷却空気を送風する冷却ファンを有する空冷装置を備える
ことを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２５８６２２（Ｐ２００９−２５８６２２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８６７７７（Ｐ２００８−２８６７７７）
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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